1、传感器与检测技术实验指导实验前的预习知识CSY系列传感器系统实验仪是用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。其特点是集被测体、各种传感器、信号激励源、处理电路和显示器于一体，可以组成一个完整的测试系统。完成相关课程要求的数十种实验，包含光、磁、电、温度、位移、振动、转速等内容的测试实验。通过这些实验，实验者可对各种不同的传感器及测量电路原理和组成有直观的感性认识。实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。实验仪的传感器配置及布局是：一、位于仪器顶部的实验工作台部分，左边是一副平行式悬臂梁，梁上装有应变式、热敏式、P-N结温度式、热电式和压电加速度五种传感器。平行梁上梁的上
2、表面和下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号 和 表示。其中六片为金属箔式片（BHF-350）。横向所贴的两片为温度补偿片，用符号 和 表示。片上标有“BY”字样的为半导体式应变片，灵敏系数130。（CSY10B型应变梁上只贴有半导体应变计。）热电式（热电偶）：串接工作的两个铜一康铜热电偶(T分度)分别装在上、下梁表面，冷端温度为环境温度。分度表见实验指导书。（CSY10B 型上梁表面安装一支K分度标准热电偶。）热敏式：上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25时阻值为810K。P-N结温度式：根据半导体P-N结温度特性所制成的具有良好线性范围的集成温度传
3、感器。压电加速度式：位于悬臂梁自由端部，由PZT-5双压电晶片、铜质量块和压簧组成，装在透明外壳中。实验工作台左边是由装于机内的另一副平行梁带动的圆盘式工作台。圆盘周围一圈安装有（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式、压阻式等传感器。电感式（差动变压器）：由初级线圈Li和两个次级线圈L。绕制而成的空心线圈，圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围10mm。电容式：由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式差动电容，线性范围3mm。磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s。霍尔式：半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度
4、磁场中，线性范围3mm。电涡流式：多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成的传感器，线性范围1mm。MPX压阻式：摩托罗拉扩散硅压力传感器，差压工作，测压范围050KP。精度1%。（CSY10B）湿敏传感器：高分子湿敏电阻，测量范围：099%RH。气敏传感器：MQ3型，对酒精气敏感，测量范围10-2000PPm，灵敏度RO/R5。光敏传感器：半导体光导管，光电阻与暗电阻从nM至nK双孔悬臂梁称重传感器：称重范围0500g，精度1%。光电式传感器装于电机侧旁。两副平行式悬臂梁顶端均装有置于激振线圈内的永久磁钢，右边圆盘式工作台由“激振I”带动，左边平行式悬臂梁由“激振II”带动。为进行温度实验，
5、左边悬臂梁之间装有电加热器一组，加热电源取自15V直流电源，打开加热开关即能加热,工作时能获得高于温度30左右的升温。以上传感器以及加热器、激振线圈的引线端均位于仪器下部面板最上端一排。实验工作台上还装有测速电机一组及控制、调速开关。（CSY10B装有激振转换开关）两支测微头分别装在左、右两边的支架上。（CSY10B只有右边一支）二、信号及仪表显示部分：位于仪器上部面板低频振荡器：130Hz输出连续可调，Vp-p值20V，最大输出电流1.5A，Vi端插口可提供用作电流放大器。音频振荡器：0.4KHz10KHz输出连续可调，Vp-p值20V，180、0为反相输出，Lv端最大功率输出1.5A。直流
6、稳压电源：15V，提供仪器电路工作电源和温度实验时的加热电源，最大输出1.5A。2V10V，档距2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流1.5A。12 数字式电压/频率表：3 位显示，分2V、20V、2KHz、20KHz四档，灵敏度50mV，频率显示5Hz20KHz。指针式直流毫伏表：测量范围500Mv、50mV、5mV三档，精度2.5%。数字式温度计：K分度热电偶测温，精度1。（CSY10B型）三、处理电路：位于仪器下部面板电桥：用于组成应变电桥，面板上虚线所示电阻为虚设，仅为组桥提供插座。R1、R2、R3为350标准电阻，WD为直流调节电位器，WA为交流调节电位器。差动放大器：增益可
7、调直流放大器，可接成同相、反相、差动结构，增益1-100倍。光电变换器：提供光纤传感器红外发射、接收、稳幅、变换，输出模拟信号电压与频率变换方波信号。四芯航空插座上装有光电转换装置和两根多模光纤（一根接收，一根发射）组成的光强型光纤传感器。电容变换器：由高频振荡、放大和双T电桥组成。移相器：允许输入电压20Vp-p，移相范围40（随频率不同有所变化）。相敏检波器：集成运放极性反转电路构成，所需最小参考电压0.5Vp-p，允许最大输入电压20Vp-p。电荷放大器：电容反馈式放大器，用于放大压电加速度传感器输出的电荷信号。电压放大器：增益5倍的高阻放大器。涡流变换器：变频式调幅变换电路，传感器线圈
8、是三点式振荡电路中的一个元件。温度变换器（信号变换器）：根据输入端热敏电阻值、光敏电阻及P-N结温度传感器信号变化输出电压信号相应变化的变换电路。低通滤波器：由50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右。使用仪器时打开电源开关，检查交、直流信号源及显示仪表是否正常。仪器下部面板左下角处的开关控制处理电路的工作电源，进行实验时请勿关掉。指针式毫伏表工作前需输入端对地短路调零，取掉短路线后指针有所偏转是正常现象，不影响测试。注意：本仪器是实验性仪器，各电路完成的实验主要目的是对各传感器测试电路做定性的验证，而非工程应用型的传感器定量测试。各电路和传感器性能建议通过以下实验检查是否正常：1
9、应变片及差动放大器，参考附图2进行单臂、半桥和全桥实验，各应变片是否正常可用万用表电阻档在应变片两端测量其阻值。各接线图两个节点间即为一实验接插线，接插线可多根迭插，并保证接触良好。2半导体应变片，进行半导体应变片直流半桥实验。3热电偶，按附图4接线，加热器打开即可，观察随温度升高热电势的变化。4热敏式，按附图5接线，进行“热敏传感器实验”，电热器加热升温，观察随温度升高“V0”端输出电压变化情况，注意热敏电阻是负温度系数。5P-N结温度式，进行P-N结集成温度传感器测温实验，注意电压表2V档显示值为绝对温度T(K氏温度)。6进行“移相器实验”，用双踪示波器观察两通道波形。7进行“相敏检波器实
10、验”，相敏检波端口序数请参照附图6，其中4端为参考电压输入端。8进行“电容式传感器特性”实验，接线参照附图7。当振动圆盘带动动片上下移动时，电容变换器V0端电压应正负过零变化。9进行“光纤传感器位移测量”，光纤探头可安装在原电涡流线圈的横支架上固定，端面垂直于镀铬反射片，旋动测微头带动反射片位置变化，从“V0”端读出电压变化值。光电变换器“F0”端输出频率变化方波信号。测频率变化时可参照“光纤传感器转速测试”步骤进行。10进行光电式传感器测速实验，VF端输出的是频率信号。11. 进行光敏电阻测光实验，信号变换器输出电压变化范围1V。12. 进行气敏传感器特性实验，特别注意加热电压一定不能2V。
11、13. 进行湿敏传感器特性演示实验，注意控制激励信号的频率及幅值。14. 进行扩散硅压力传感器实验，试验传感器差压信号输出情况。15将低频振荡器输出信号送入低通滤波器输入端、输出端用示波器观察，注意根据低通输出幅值调节输入信号大小。16进行“差动变压器性能”实验，检查电感式传感器性能，实验前要找出次级线圈同名端，次级所接示波器为悬浮工作状态。17进行“霍尔式传感器直流激励特性”实验，接线参照附图9，直流激励信号绝对不能大于2V!否则一定会造成霍尔元件烧坏。18进行“磁电式传感器”实验，磁电传感器两端接差动放大器输入端，差动放大器增益适当控制,用示波器观察输出波形，参见附图12。19进行“压电加
12、速度传感器”实验，接线参见附图13,传感器引线屏蔽层必须接地。此实验与上述第12项内容均无定量要求。20进行“电涡流传感器的静态标定”实验，接线参照图11，其中示波器观察波形端口应在涡流变换器的左上方，即接电涡流线圈处，右上端端口为振荡信号经整流后的直流电压。21如果仪器是带微机接口和实验软件的，请参阅数据采集及处理说明。数据采集卡已装入仪器中，其中A/D转换是12位转换器，无漏码最大分辨率1/2048（即0.05%），在此范围内的电压值可视为容许误差。所以建议在做小信号实验（如应变电桥单臂实验）时选用合适的量程（如200mv），以正确选取信号,减小误差。仪器后部的RS232接口请接计算机串行
13、口工作。所接串口须与实验软件设置一致，否则计算机将收不到信号。仪器工作时需良好的接地，以减小干扰信号，并尽量远离电磁干扰源。仪器的型号不同，传感器种类不同，则检查项目也会有所不同，请自行根据仪器型号选择实验内容。上述检查及实验能够完成则整台仪器各部分均为正常。实验时请非常注意实验指导书中实验内容后的“注意事项”，要在确认接线无误的情况下开启电源，尽量避免电源短路情况的发生，加热时“15V”电源不能直接接入应变片、热敏电阻和热电偶。实验工作台上各传感器部分如相对位置不太正确可松动调节螺丝稍作调整，原则上以按下振动梁松手，周边各部分能随梁上下振动而无碰擦为宜。附件中的称重平台是在实验工作台左边的悬
14、臂梁旁的测微头取开后装于顶端的永久磁钢上方，铜质砝码做称重实验之用。实验开始前请检查实验连接线是否完好，以保证实验顺利进行。本实验仪需防尘，以保证实验接触良好，仪器正常工作温度-1040。实验一箔式应变片性能单臂电桥一、实验目地：1 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。2 测试应变梁变形的应变输出。3 比较各桥路间的输出关系。二、实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。电桥电路是最常用
15、的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为R1R1、R2R2、R3R3、R4R4，当使用一个应变片时，；当二个应变片组成差动状态工作，则有；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1R2R3R4R，。由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件：直流稳压电源（4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、（或双孔悬臂梁、称重砝码）、电压表。四、实验步骤： 1调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“、”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”
16、电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。2按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为4V。测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。3确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥WD电位器，使测试系统输出为零。4旋动测微头，带动悬臂梁分别作向
17、上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电压为零为起点，向上和向下移动各5mm，测微头每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。（或在双孔悬臂梁称重平台上依次放上砝码，进行上述实验）。4V RR24V R3 R1WDV图 （1）位移mm电压V电压V电压V电压V电压V实验小组每一位同学操作一次，记录数据添入表中。根据表中所测数据计算灵敏度S，SVX，并在坐标图上做出VX关系曲线。五、注意事项： 1实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。 2接插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3稳压电源不要对地短路。
18、实验二 箔式应变片三种桥路性能比较一、实验原理：说明实际使用的应变电桥的性能和原理。已知单臂、半桥和全桥电路的R分别为R/R、2RR、4RR。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4ER，电桥灵敏度KuVRR，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度度分别为1/4E、1/2E和E.。由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。二、实验所需部件 直流稳压电源（4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、（或双孔悬臂梁、称重砝码）、电压表。三、实验步骤： 1在完成实验一的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，依次将图（1）中电桥固定电阻R1、R2
19、、R3换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。2重复实验一中34步骤，测出半桥和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。位移mm电压V电压V3在同一坐标上描出VX曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。四、注意事项： 1应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式。2直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。3由于进行位移测量时测微头要从零正的最大值，又回复到零，再负的最大值，因此容易造成零点偏移，因此计算灵敏度时可将正X的灵敏度与负的X的灵敏度分开计算。再求平均值，以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方法。实验三箔式应变片的温度效应一、实验目的：说明温度变化对应变测试系统的影响。
20、二、实验原理：温度变化引起应变片阻值发生变化的原因是应变片电阻丝的温度系数及电阻丝与测试中的膨胀系数不同。由此引起测试系统输出电压发生变化。三、实验所需部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、电压表、测微头、加热器、温度计（可用仪器中的PN结温度传感器作测温参考）。四、实验步骤： 1按图（1）接线，开启电源，调整系统输出为零。2记录加热前测试系统感受的温度，可用热电偶或集成温度传感器测得。3开启“加热”电源，观察测试系统输出电压随温度升高而发生的变化。待电压读数基本稳定后记下电压值及温度升高值温度值电压值V4求出温度漂移值VT。五、注意事项：由于本仪器中所使用的BHF箔式应变片具有防自蠕变性能，
21、因此温度系数还是比较小的。四应变电路的温度补偿一、实验目的： 由于温度变化引入了测量误差，因此实用测试电路中必须进行温度补偿。二、实验原理：用补偿片法是应变电桥温度补偿方法中的一种，如图（2）所示。在电桥中，R1为工作片，R2为补偿片，R1R2。当温度变化时两应变片的电阻变化R1与R2符号相同，数量相等，桥路如原来是平衡的，则温度变化后R1R4R2R3，电桥仍满足平衡条件，无漂移电压输出，由于补偿片所贴位置与工作片成90，所以只感受温度变化，而不感受悬臂梁的应变。4V RR4V R RWDV差放 电压表R1 R2R3 R4 V 图（2）图（3）三、实验所需部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、
22、电压表、测微头、加热器、温度计（可用仪器中的PN结温度传感器或热电偶作测温参考）。四、实验步骤： 1按图（3）接好线路，图中R和R分别为箔式工作片和补偿片。2重复实验三14步骤，求出接入补偿片后系统的温度漂移，并与实验三的结果进行比较。五、注意事项：应正确选择补偿片。在面板的应变片接线端中，从左至右18对接线端分别是：1上梁半导体应变片，2下梁半导体应变片。3.5上梁箔式应变工作片，4.6下梁。应变工作片，7.8上、下梁温度补偿片。电路中工作片与补偿片应在同一应变梁上。实验五差动变压器性能一、实验目的：了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性。二、实验原理：差动变压器由
23、衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈做为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的。其原理及输出特性见图（9）R1LK1R3R2LoLoMaMbLv 5KHZ 示波器第一通道 第二通道图（9）图（10）三、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。四、实验步骤： 1按图（10）接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出，双线示波器第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv格。2音频振荡器输出频率5KHZ，输出值VPP 2V。3用手提压变压器磁
24、芯，观察示波器第二通道波形是否能过零翻转，如不能则改变两个次级线圈的串接端。4旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级输出电压VPP值，读数过程中应注意初、次级波形的相位关系。位移mm电压V 5仔细调节测微头使次级线圈的输出波形至不能再小，这就是零点残余电压。可以看出它与输入电压的相位差约为2，是基频分量。6根据表格所列结果，画出Vop-pX曲线，指出线性工作范围。五、注意事项：示波器第二通道为悬浮工作状态。六差动变压器零残电压的补偿一、实验目的：由于零残电压的存在会造成差动变压器零点附近的不灵敏区，如此电压经过放大器还会使放大器未级趋向饱和，影响电路正常工作，因此必须采
25、用适当的方法进行补偿抵消。二、实验原理：零残电压中主要包含两种波形成份： 1基波分量。这是由于差动变压器二个次级绕组因材料或工艺差异造成等效电路参数（M、L、R）不同，线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损，线圈中线间电容的存在，都使得激励电流与所产生的磁通不同相。2高次谐波。主要是由导磁材料磁化曲线非线性引起，由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使激励电流与磁通波形不一致，产生了非正弦波（主要是三次谐波）磁通，从而在二次绕组中感应出非正弦波的电动势。减少零残电压的办法有：（1）从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对称。（2）采用相敏检波电路。（3）选用补偿电路。三、实验所需部件：差动变压器、电桥、音频
26、振荡器、示波器、差动放大器。10KHZ第一通道WD WAV-2VR图（11）四、实验步骤：1根据图（11）接线。示波器第一通道500mv/格，第二通道1V格，差动放大器增益100倍，音频LV端输出VPP值2V。2调节测微头带动衔铁在线圈中运动，使差动放大器输出电压最小，调整电桥网络，使输出更趋减小。如果补偿效果不好则可在电桥交流插口另并联一个数f的电容。3提高示波器第二通道灵敏度，将零残电压波形与激励电压波形比较。五、注意事项：由于补偿线路要求差动变压器输出必须悬浮，所以需用差动放大器将次级的双端输出转换为单端输出，以便示波器观察。实验七差动变压器的标定一、实验目的：说明差动变器测试系统的组成
27、和标定方法。二、实验所需部件： 差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波表、测微头。移相器1 2差放 相敏 低通 电压表音频振荡器 WALV WDR图（12）三、实验步骤： 1按图（12）接线，差动放大器增益适度，音频振荡器LV端输出5KHZ，VP-P值2V。2调节电桥WD、WA电位器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置，使系统输出为零。3旋动测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否正负对称(如有削波现象则应减小差动放大器增益)。如不对称则需反复调节衔铁位置和电桥、移相器，做到正负输出对称。4旋动测微头，带动
28、衔铁向上5mm，向下5mm位移，每旋一周（0.5mm）记录一电压值并填入表格。位移mm电压V四、注意事项：系统标定需调节电桥、移相器、衔铁三者位置，正确的调节方法是：在步骤1、2之后用手将衔铁压至线圈最底部，调节移相器，用示波器两个通道观察相敏检波器、端口，当两端口波形正好为同相或反相时恢复衔铁位置，这样才能做到系统输出灵敏度最高并正负对称。实验八霍尔式传感器的直流激励特性实验1.本次实验的目的和要求了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试。直流激励电压须严格限定在2V，绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件。2.实验内容或原理霍尔式传感器是由工作在两个环形磁钢组成的梯度磁
29、场和位于磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。3.需用的仪器或试剂等直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表、测微头。4.实验步骤WDR2V差放 电压表图（17）按图（17）接线，装上测微头，调节振动圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置。差动放大器增益适度。开启电源，调节电桥WD，使差放输出为零。上、下移动振动台，使差放正负电压输出对称。 上、下移动测微头各3.5mm，每变化0.5mm读取相应的电压值。并记入下表，作出
30、VX曲线，求出灵敏度及线性。X(mm)V(v)5.教学方法 学生预习实验内容，严格按实验要求操作，出现情况和实验教师讨论。6.考核要求独立操作、能解释实验数据、实验报告完整。7.实验报告要求（1）独立完成（2）作出VX曲线，求出灵敏度及线性。实验九霍尔式传感器的交流激励特性实验1.本次实验的目的和要求了解霍尔传感器在交流信号激励下的特性。交流激励信号应从音频电压180端口输出，幅度严格限定VP-P5V以下，以免损坏霍尔片。2.实验内容或原理移相器1 2差放 相敏检波 WD R 180 WA 1KHZ 180 低通 电压表图（18）霍尔传感器在交流信号激励下的系统组成如图（）3.需用的仪器或试剂
31、等霍尔式传感器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、测微头、示波器。4.实验步骤按图（18）接线组成测试系统，差动放大器增益适度。装上测微头，调整霍尔元件至梯度磁场中部。音频振荡器从180端口输出1KHZ，幅度严格限定在V-值5V以下，以免损坏霍尔元件。 调整电桥WD、WA使系统输出最小。用示波器观察相敏检波器输出端波形，调节“移相”旋钮和电桥上、下移动振动台，使输出达最大值。 调节测微头使霍尔元件回到磁路中间位置，调节测微头3.5mm，每隔0.5mm读出相应电压值。列表并作出VX曲线，求出灵敏度和线性度，并将其结果与直流激励系统相比较。5.教学方法 学生预习
32、实验内容，严格按实验要求操作，出现情况和实验教师讨论。6.考核要求独立操作、能解释实验数据、实验报告完整。7.实验报告要求（1）独立完成（2）作出VX曲线，求出灵敏度和线性度。（3）与实验二十一得出的实验结果比较，给出基本定性结论。实验十差动变压器的振动测量一、实验目的： 了解差动变压器的实际应用。二、实验所需部件： 差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器。三、实验步骤：1 按图（12）接线，调节好系统各部分。 2低频振荡器接入“激振I”，使振动圆盘保持适当振幅。 3维持低频振荡器输出幅度不变，用示波器观察低通滤波器的输出，电压频率表2KHZ档
33、接低频输出端，改变振荡频率从5HZ30HZ，读出Vop-p值，填入下表：f(HZ)56789101112131415182030Vop-p 4根据实验结果做出振动台的振幅频率特性曲线，指出自振频率，并与实验十二应变电桥所测结果做比较。四、注意事项： 1仪器中两副悬臂梁的固有频率因尺寸不同而不同。 2衔铁位置可松开支架上小螺丝稍做上、下调节。实验十一差动变压器的振动测量一、实验目的： 了解差动变压器的实际应用。二、实验所需部件： 差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器。三、实验步骤：1. 按图（12）接线，调节好系统各部分。 2低频振荡器接入“激
34、振I”，使振动圆盘保持适当振幅。 3维持低频振荡器输出幅度不变，用示波器观察低通滤波器的输出，电压频率表2KHZ档接低频输出端，改变振荡频率从5HZ30HZ，读出Vop-p值，填入下表：f(HZ)56789101112131415182030Vop-p 4根据实验结果做出振动台的振幅频率特性曲线，指出自振频率，并与实验十二应变电桥所测结果做比较。四、注意事项： 1仪器中两副悬臂梁的固有频率因尺寸不同而不同。 2衔铁位置可松开支架上小螺丝稍做上、下调节。实验十二差动螺管式电感传感器位移测量一、实验原理：利用差动变压器的两个次级线圈和衔铁组成。衔铁和线圈的相对位置变化引起螺管线圈电感值的变化。次级
35、二个线圈必须呈差动状态连接，当衔铁移动时将使一个线圈电感增加，而另一线圈的电感减小。二、实验所需部件： 差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器、测微头。三、实验步骤： 1差动变压器二个次级线圈组成差动状态，按图（13）接线，音频振荡器LV端做为恒流源供电，差动放大器增益适度。差动变压器的两个线圈和电桥上的两个固定电阻R组成电桥的四臂，电桥的作用是将电感变化转换成电桥电压输出。 2旋动测微头使衔铁在线圈中位置居中，此时LoLo，系统输出为零。3当衔铁上、下移动时，LoLo，电桥失衡就有输出，大小与衔铁位移量成比例，相位则与衔铁移动方向有关，衔铁向
36、上移动和向下移动时输出波形相位相差约180，由于电桥输出是一个调幅波，因此必须经过相敏检波器后才能判断电压极性，以衔铁位置居中为起点，分别向上、向下各位移5mm，记录V，X值，做出VX曲线，求出灵敏度。移相器1 2差放 音频振荡器 LV R2低通检波电压表WDR3WALoLo图（13）实验十三差动螺管式电感传感器振幅测量一、实验目的： 通过实验说明利用差动螺管式电感传感器可以进行较大动态范围的测试。二、实验所需部件： 差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器。三、实验步骤： 1紧接实验十八，移开测微头，微调衔铁在支架上的位置，调节电桥电路，使系统
37、输出为零。 2将低频振荡器输出接到“激振I”上，给振动台加一交变力，使振动台能上下振动，用示波器观察系统输出波形是否对称，如不对称则需对电桥、移相器作些调整。 3保持低频振荡器输出幅值不变，改变激振频率f，便可得到它的动态测试结果VPPf曲线如图（14）FoF图（14）四、注意事项：振动台振动时的幅度可尽量大，但以与周围各部件不发生碰擦为宜，以免产生非正弦振动。实验十四激励频率对电感传感器的影响一、实验目的： 说明在不同的激励频率影响下差动螺管式电感传感器的不同特性。二、实验所需部件： 差动变压器、电桥、音频振荡器、差动放大器、双线示波器、测微头。差放 R2R3LVLoLo示波器 图（15）三
38、、实验步骤： 1按图（15）接线，音频振荡器置5KHZ，幅值居中，差动放大器增益适度。 2装上测微头，调整衔铁处于线圈中间位置，调节电桥使系统输出为最小。3旋动测微头，移动衔铁，每隔1mm从示波器读出VP-P值，填入表格XmmVP-P(V) 4改变音频振荡器频率，并重新调好零位，重复23步骤，将结果填入下表。X（mm）VP-P(V)f (Hz)1000200040006000800010K 5根据所测数据在同一坐标上做出VX曲线，计算灵敏度，并做出灵敏度与频率的关系曲线。由此可以看出，差动螺管式电感传感器的灵敏度与频率特性密切相关，在某一个特定频率时，传感器最为灵敏，在其两边，灵敏度都有所下降
39、，故测试系统中应选用这个激励频率。实验十五热电式传感器热电偶一、实验目的： 观察了解热电偶的结构，熟悉热电偶的工作特性，学会查阅热电偶分度表。二、实验原理：热电偶的基本工作原理是热电效应，当其热端和冷端的温度不同时，即产生热电动势。通过测量此电动势即可知道两端温差。如固定某一端温度（一般固定冷端为室温或0），则另一端的温度就可知，从而实现温度的测量。CSY型.CSY10.CSY10A型实验仪中热电偶为铜一康铜（T分度）,CSY10B型为镍铬-镍硅（K分度）。三、实验所需部件： 热电偶、加热器、差动放大器、电压表、温度计（自备）四、实验步骤： 1打开电源，差动放大器增益放100倍，调节调零电位器
40、，使差放输出为零。 2差动放大器双端输入接入热电偶，打开加热开关，迅速将差动放大器输出调零。 3随加热器温度上升，观察差动放大器的输出电压的变化，待加热温度不再上升时（达到相对的热稳定状态），记录电压表读数。 4本仪器上热电偶是由两支铜康铜热电偶串接而成，（CSY10B型实验仪为一支K分度热电偶），热电偶的冷端温度为室温，放大器的增益为100倍，计算热电势时均应考虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温t1。 E（t , to） = E（t , t1） + E（t1 , to） 实际电动势 测量所得电势 温度修止电动势式中E为热电偶的电动势，t为热电偶热端温度，to为热电偶参考端温度为0，t1为热电偶参考端所处的温度。查阅铜康铜热电偶分度表，求出加热端温度t。5.CSY10B型实验仪的K分度热电偶如插入数字式温度表端口，则直接显示温度值。五、注意事项：因为仪器中差动放大器放大倍数100倍，所以用差动放大器放大后的热电势并非十分精确，因此查表所得到的热端温度也为近似值。K分度热电偶分度表:25铜康热电偶分度（自由端温度0）工作端温 度0123456789de/dt（vu）00.00000.0390.0780.1160.1550.1940.2340.2730.3120.35238.6100.3910.4310.471
